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Process-Induced Changes in Optical Properties of Precision Molded Glass Lenses

ISBN: 978-3-86359-474-9

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Kurzübersicht

Das Präzisionsblankpressen von Optiken führt zu Veränderungen der optischen Eigenschaften des Bauteils, die derzeit nicht antizipiert werden können und iterativ korrigiert werden. Diese Arbeit untersucht die grundlegenden Ursache-Wirkungs-Mechanismen und bestimmt den quantitativen Einfluss relevanter Prozessparameter auf Brechungsindex, Doppelbrechung und Wellenfront. Ein Simulationsmodell ermöglicht den Abgleich mit experimentellen Daten und erlaubt eine Vorhersage der Bauteileigenschaften.

Process-Induced Changes in Optical Properties of Precision Molded Glass Lenses

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Details

Das Präzisionsblankpressen ist ein Herstellungsprozess für hochpräzise Glasoptiken. Im Gegensatz zur Herstellung von optischen Bauteilen durch Schleifen und Polieren wird die optisch wirksame Oberfläche nicht durch Materialabtrag, sondern durch Umformung des Glases bei hohen Temperaturen erzeugt. Unter Verwendung hochgenauer Umformwerkzeuge aus hochwarmfesten Materialien und vorgeformten Glasrohlingen werden Bauteile mit einer Formgenauigkeit und Oberflächengüte erzeugt, die keiner weiteren Bearbeitung vor dem Zusammenbau bedürfen.

Die Tatsache, dass der Fertigungsprozess die Komponenten Temperatur und Druck als wesentliche Komponenten enthält, beeinflusst die Produkteigenschaften in einer ganz anderen Weise als bei abrasiv hergestellten optischen Komponenten und muss bei der Konzeption und Konstruktion der Komponente berücksichtigt werden.

Diese Arbeit widmet sich der Frage, welche grundlegenden Ursache-Wirkungs-Mechanismen zu  einer Beeinflussung der optischen Eigenschaften präzisionsgepresster Glaslinsen führen. Ausgehend von einer Zusammenfassung der zugrunde liegenden thermomechanischen und thermodynamischen Theorie, sowie der Photoelastizität und Spannungsoptik, werden Wirkzusammenhänge im betrachteten System anhand von einfachen theoretischen Modellen analysiert und relevante Prozessparameter abgeleitet.

Es folgt eine detaillierte Untersuchung der relevanten Parameter hinsichtlich ihres quantitativen Einflusses auf Brechungsindex, Doppelbrechung und Wellenfrontaberration als anwendungsrelevante Zielgrößen. Die Ergebnisse zeigen zum einen die Rolle von Spannungs- und Strukturrelaxation im Präzisionsblankpressprozess auf, zum anderen liefern sie praktische Handlungsempfehlungen für die Prozessentwicklung im Präzisionsblankpressen. Des Weiteren werden die Ergebnisse in einer Fallstudie anhand einer plan-konvexen Linsengeometrie validiert.

Abschließend wird ein Modell vorgestellt, anhand dessen sich der kumulierte optische Effekt einer gepressten Linse in Form von Wellenfront und Weglängendifferenz der Doppelbrechung aus FEM-Simulationsergebnissen berechnen und mit Messergebnissen vergleichen lässt. Dies ist ein erster Schritt in Richtung des übergeordneten Ziels, die Veränderung der Eigenschaften modellieren und vorhersagen zu können, um die Effekte bereits bei der Auslegung und Prozessentwicklung gepresster Linsen zu berücksichtigen.

Zusatzinformation

Autor Hollstegge, Daniel
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-474-9
Gewicht 0.265 kg
Erscheinungsdatum 16.12.2016
Lieferzeit 3-4 Tage
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